Qui. Allan Rodrigues Xandão (Victor Pontes)

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1 Semana 18 Allan Rodrigues Xandão (Victor Pontes) Este conteúdo pertence ao Descomplica. Está vedada a cópia ou a reprodução não autorizada previamente e por escrito. Todos os direitos reservados.

2 13 Mistura de jun soluções com reação química e titulação 01. Exercício de Aula 02. Exercício de Casa 03. Questão Contexto

3 RESUMO Os casos mais comuns ocorrem quando juntamos um ácido uma base, ou um oxidante e um redutor; ou soluções de dois sais que reagem entre si. Quando há reação química, podem ocorrer duas situações: Os dois solutos estão em quantidades exatas para reagir (proporção estequiométrica); Caso contrário, sobrará um excesso do primeiro ou do segundo soluto. A seguir exemplificamos esses dois casos. Quando os solutos estão em proporção estequiométrica: Juntando-se 300mL de HCl 0,4 molar com 200mL de NaOH 0,6 molar, pergunta-se quais serão as molaridades da solução FINAL com respeito: a) ao ácido; b) à base; c) ao sal formado. Resolução: Neste exemplo, fala-se de uma mistura de uma solução de HCl com outra, de NaOH. Esses dois solutos reagem de acordo com a equação: HCl + NaOH NaCl + H2O Pode haver excesso de HCl ou de NaOH, o que somente poderemos determinar por meio do cálculo estequiométrico. O cálculo estequiométrico fica mais fácil se for efetuado com o auxílio das quantidades de mols dos reagentes e dos produtos da reação. Ora, a quantidade de mols (n) de cada soluto pode ser calculada de duas maneiras: 1ª) n = m M.M Como na questão foi dada a molaridade das soluções, calculamos da seguinte forma: Para o ácido: n = M.V n = 0,4 mol/l * 0,3 L n = 0,12 mol de HCl Para a base: n = M.V n = 0,6 mol/l * 0,2 L n = 0,12 mol de NaOH Como podemos observar as proporções ácido-base da reação (1:1) tendo 0,12 mol de cada chegamos a conclusão que todo o ácido e toda a base reagiram por completo sem excessos. E se a base e o ácido reagiram por completo, eles se transforam todo no sal (NaCl) suas concentrações finais são iguais a zero. Quanto ao sal, podemos dizer que: Já que a proporção da reação é de 1:1:1, formam- -se 0,12mol desse sal, dissolvido em água, na solução final, cujo volume é: 300 ml ml = 500 ml. Portanto, a molaridade do NaCl será: M = n M = 0,12 = 0,24 mol/l V 0,5 2º exemplo) Quando os solutos não estão em proporção estequiométrica: Juntando-se 300mL de HCl 0,4 molar com 200mL de NaOH 0,8 molar, pergunta-se quais serão as molaridades da solução FINAL com respeito: a) ao ácido; b) à base; c) ao sal formado. Resolução: Seguindo o mesmo raciocínio que fizemos para resolver o exemplo anterior, calculamos as quantidades, em mols, dos solutos iniciais: 121 em que: m é a massa (gramas), e M.M, a massa molar (g/mol) 2ª) n = M.V,em que :M é a molaridade da solução(mol/l),e V,o seu volume (L). Para o ácido: n = M.V n = 0,4 mol/l * 0,3 L n = 0,12 mol de HCl Para a base: n = M.V n = 0,8 mol/l * 0,2 L n = 0,16 mol de NaOH

4 Perceba que a proporção de numero de mol dessa vez não está de 1:1, temos um excesso de base. Todo o ácido irá ser consumido, porém 0,4 mol da base irão sobrar no fim da reação (0,16 NaOH - 0,12 HCl = 0,4 NaOH). Molaridade(base): M = n M = 0,4 = 0,08 mol/l de NaOH V 0,5 Molaridade(sal): M = n M = 0,12 = 0,24 mol/l de NaCl V 0,5 Titulação Veja o passo a passo de como costuma ser feita uma titulação ácido-base em laboratório: 1. Com o auxílio de uma pipeta, transfere-se um volume conhecido do titulado para um erlenmeyer. 2. Adicionam-se poucas gotas de algum indicador ácido-base, como a fenolftaleína, ao titulado; 3. Completa-se o volume de uma bureta com a solução titulante. Quando se precisa saber a concentração em mol/l de alguma solução, costuma-se usar uma técnica de análise volumétrica chamada titulação, ou, titulação ácido-base. Esse método é feito colocando-se para reagir uma solução a qual se sabe a concentração, que é denominada de titulante, com a solução a qual não se sabe a concentração, que é denominada de titulado. Uma dessas soluções é uma base, enquanto a outra é um ácido, logo elas reagem formando sal e água. O ph costuma ficar neutro ou próximo disso, o que equivale a um ph igual a 7. É preciso saber equacionar esse tipo de reação para os cálculos usados na titulação, conforme será mostrado mais adiante. Com a adição de um indicador ácido-base(fenoftaleína, azul de bromotimol, alaranjado de metila...), observa-se quando a reação se completa, atingindo o ponto de viragem. É possível saber quando isso ocorre e parar a reação, porque a cor da solução sofre uma mudança brusca na presença de um indicador ácido-base, em virtude da variada do ph. No entanto, embora o ponto de equivalência indique o término da titulação, nem sempre os volumes das soluções que são utilizadas resultam em uma solução final neutra, com ph igual a Inicia-se a reação abrindo vagarosamente a torneira da bureta para que, gota a gota, o titulante caia sobre o titulado. Enquanto uma das mãos permanece sobre a torneira (para que, se for preciso, ela seja fechada imediatamente), a outra mão fica agitando o erlenmeyer para que a reação ocorra em toda a extensão da solução que está sendo titulada. 5. Quando a cor do titulado muda bruscamente, fecha-se a torneira da bureta, pois a reação se completou. Por exemplo, se o indicador usado foi a fenolftaleína e o titulado era inicialmente uma solução de ácido clorídrico (HCl), a solução com o indicador estava incolor. Mas, no ponto de viragem, a solução passa para a cor rosa. 6. Agora, basta ler o volume de titulante que foi necessário para neutralizar o titulado, equacionar a reação que ocorreu e, com os outros dados em mãos, fazer as contas para descobrir a concentração do titulado. 122

5 EXERCÍCIOS PARA AULA 1. Misturam-se 200 ml de solução 0,2 M de hidróxido de sódio com 200 ml de solução 0,2 M de ácido sulfúrico. a)demonstre por meio de cálculos se a solução resultante será ácida, neutra ou alcalina. b)qual a molaridade final do reagente em excesso (se houver)? 2. Qual é o volume de solução de NaOH 1mol/L necessário para neutralizar exatamente 5 ml de solução de HCl 0,1 mol/l? a) 0,50 ml b) 0,25 ml c) 2,50 ml d) 5,00 ml e) 10,00 ml 3. Se 40,00 ml de HCl 1,600 mol.l-1 e 60,00 ml de NaOH 2,000 mol.l-1 são misturados, quais as concentrações de Na +, Cl - e OH -, respectivamente, na solução resultante? a) 0,400 mol.l -1, 0,600 mol.l -1, 1,200 mol.l -1 b) 0,560 mol.l -1, 0,640 mol.l -1, 1,200 mol.l -1 c) 120,0 mol.l -1, 0,640 mol.l -1, 64,0 mol.l -1 d) 1,200 mol.l -1, 0,560 mol.l -1, 0,560 mol.l -1 e) 1,200 mol.l -1, 0,640 mol.l -1, 0,560 mol.l O hidróxido de lítio (LiOH), usado na produção de sabões de lítio para a fabricação de graxas lubrificantes a partir de óleos, é obtido pela reação do carbonato de lítio (Li2CO3) com o hidróxido de cálcio (Ca(OH)2). a) Escreva a equação química que representa a reação balanceada do carbonato de lítio com o hidróxido de cálcio. b) Quantos gramas de hidróxido de lítio são produzidos, quando se reagem totalmente 100 ml de uma solução de carbonato de lítio a 0,2 M com uma solução de hidróxido de cálcio a 0,1 M? Observação: Neste caso, admite-se que exista Ca(OH)2 suficiente para que todo o Li2CO3 reaja. 5. Dada a equação balanceada: 2 KOH(aq) + H2SO4(aq) K2SO4(aq) + 2 H2O(líq.)

6 300 ml de KOH (2 mol.l -1 ) são adicionados a 200 ml de H2SO4 (1 mol.l -1 ). O que se verifica após a reação? a) A molaridade da solução final em relação ao ácido é diferente de zero. b) Há um excesso de 0,4 mol de base. c) Todo o ácido e toda a base foram consumidos. d) A molaridade da solução final em relação ao K2SO4 é igual a 0,4 mol.l -1. e) Reagiu 1 mol de ácido. EXERCÍCIOS PARA CASA 1. Quando uma solução aquosa de iodeto de potássio é adicionada a uma solução aquosa de nitrato de chumbo (II), forma-se um precipitado amarelo imediatamente. a) Escreva a equação química balanceada da reação que ocorre, indicando o composto que precipita. b) Calculeamassa,emgramas,doprecipitado,quandoseadicionaumexcessodeiodetodepotássioa100,0mLdeuma solução aquosa de nitrato de chumbo (II), de concentração 0,1000 mol/l. Considere o precipitado insolúvel em água O metal X reage com ácido clorídrico de acordo com a equação balanceada: X(s) + 3 HCl(aq) X 3+ (aq) + 3 Cl - (aq) + 3 H2(g) 2 Considerando que 500 ml de uma solução 3 M de ácido clorídrico reagem completamente com 26,0 g desse metal, calcule a massa atômica de X. 3. Foi preparada em laboratório uma solução de ácido clorídrico, dissolvendo-se 0,73 g de cloreto de hidrogênio gasoso em água, o volume foi completado até 250mL. Um volume de 15,0mL da solução desse ácido foi completamente neutralizado por 25,0 ml de hidróxido de cálcio (massas molares, em g/mol: H = 1; C l = 35,5). a)calcule a concentração da base, em mol/l. b)escreva a equação química da reação de neutralização e calcule o número de mols da base, que foi neutralizado.

7 4. O composto de fórmula molecular hidratada Na2B4O7.10 H2O, denominado tetraborato de sódio, é conhecido por bórax. Se uma pessoa ingerir de 5 a 10 gramas desse composto, apresentará vômito, diarreia, poderá entrar em estado de choque e, até, morrer. Tal composto é um sólido cristalino que reage com ácidos fortes de acordo com a equação: Na2B4O7.10 H2O + 2H + 4 H3BO3 + 5 H2O + 2 Na + Uma amostra de tetraborato de sódio, de massa 0,9550 g, reage completamente com uma solução de HCl 0,1000 M. Pode-se afirmar que o volume de ácido clorídrico consumido nessa reação é, aproximadamente: a)5,00 ml b)9,50 ml c)2 5,00 ml d)50,00 ml e)95,00 ml 5. Alguns produtos de limpeza doméstica consistem basicamente de solução aquosa de amônia. Para reagir completamente com a amônia presente em 5,00 ml de amostra de um determinado produto de limpeza, foram necessários 30,0 ml de ácido clorídrico 1,0 mol/l. A reação que ocorre é: NH3(aq) + HCl(aq) NH4Cl(aq) Qual é a concentração de amônia, em mol/l, na amostra? 125 a) 2,0 b) 3,0 c) 0,6 d) 0,3 e) 6, ,0 g de carbonato de magnésio reagem com excesso de ácido sulfúrico. Aqueceu-se o sistema para eliminar o bióxido de carbono. Em seguida, resfria-se e dilui-se a 1,0 L. Retira-se uma alíquota de 10,0 ml e titula-se, utilizando-se como titulante uma solução de hidróxido de sódio 0,50 mol/l, gastando-se 2,0 ml para a neutralização. Qual é, aproximadamente, o volume do ácido sulfúrico, utilizado inicialmente? a)30,0 ml b)50,0 ml c)18,4 ml d)40,0 ml e)36,2 ml

8 7. 25 g de hidróxido de sódio impuro são dissolvidos em água suficiente para 500mL de solução. Uma alíquota de 50mL dessa solução gasta, na titulação, 25 ml de ácido sulfúrico 1 molar (H = 1; O = 16; Na = 23). Qual é a porcentagem de pureza do hidróxido de sódio inicial? QUESTÃO CONTEXTO 126 Dada a equação não balanceada: KOH(aq) + H2SO4(aq) K2SO4(aq) + H2O(líq) 300mL de KOH 2 mol.l -1 são adicionados a 200 ml de H2SO4 1 mol.l -1. O que se verifica após a reação? a) A molaridade da solução final em relação ao ácido é diferente de zero. b) Há um excesso de 0,4 mol de base. c) Todo o ácido e toda a base foram consumidos. d) A molaridade da solução final em relação ao K2SO4 é igual a 0,4 mol.l-1. e) Reagiu 1 mol de ácido.

9 GABARITO 01. Exercícios para aula 1. a) A solução resultante será ácida. 2. a 3. e b)0,05 mol/l em H 2 SO4 4. a) Li2CO3 + Ca(OH)2 2 LiOH + CaCO3 5. d b) 0,96 g de LiOH 03. Questão contexto d Reação 2:1:1:2, logo 0,2 mol de sal foram produzidos com as quantidades de ácido e base fornecidas. Em relação ao volume final: 200mL + 300mL = 500mL = 0,5L 02. Exercícios para casa 1. a) 2 Kl + Pb(NO3)2 2 KNO3 + Pbl g b) 4,61 g de Pbl2 3. a) 0,024 mol/l 4. d 5. e 6. a 7. 80% b) 2 HCl + Ca(OH)2 CaCl2 + 2 H2O 0,0006 mol de Ca(OH)2 M sal = n sal M = 0,2 = 0,4 mol.l-1 V total 0,5 127

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